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DE102021214810A1 - Brennstoffzellenvorrichtung, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Brennstoffzellenvorrichtung, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung Download PDF

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DE102021214810A1
DE102021214810A1 DE102021214810.7A DE102021214810A DE102021214810A1 DE 102021214810 A1 DE102021214810 A1 DE 102021214810A1 DE 102021214810 A DE102021214810 A DE 102021214810A DE 102021214810 A1 DE102021214810 A1 DE 102021214810A1
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fuel cell
deep
unit
cell device
media
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DE102021214810.7A
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Martin Hoeller
Daniel Mayer
Jochen Winkler
Sebastian Obermeyer
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung (10) und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung (10), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (12) und zumindest eine Medienführungseinheit (50). Die Brennstoffzellenvorrichtung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass die Medienführungseinheit (50) zumindest ein Tiefziehteil (52) umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und zumindest eine Prozessoreinheit, wobei zwischen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und der zumindest einen Prozessoreinheit eine Medienführungseinheit angeordnet ist,
  • Stand der Technik
  • Das Dokument DE102019215230 A1 offenbart eine Brennstoffzellenvorrichtung mit Brennstoffzellenstacks und Prozessoreinheiten, wobei zwischen den Brennstoffzellenstacks und den Prozessoreinheiten eine Verteilerplatte zur Medienführung angeordnet ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Medienführungseinheit zumindest ein Tiefziehteil umfasst. Dadurch wird eine noch kompaktere Bauweise ermöglicht. Zudem wird die Teilevielfalt reduziert und die Herstellung vereinfacht. Darüber hinaus wird die Flexibilität der Brennstoffzellenvorrichtung hinsichtlich verschiedener Anschlüsse an der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit erhöht.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So ist es von Vorteil, wenn die Medienführungseinheit zumindest eine planare Platte umfasst. Dadurch wird eine stabile und einfache Ausgestaltung der Medienführungseinheit ermöglicht.
  • Von Vorteil ist es auch, wenn das zumindest eine Tiefziehteil an der planaren Platte angebracht, vorzugsweise angeschweißt, ist, wodurch eine besonders stabile und einfache Ausgestaltung der Medienführungseinheit ermöglicht wird.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Tiefziehteil, insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte, zumindest im Wesentlichen zumindest einen Medienführungsraum für ein der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zuzuführendes und/oder von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit abzuführendes Medium bildet. So wird eine flexible und einfach realisierbare Ausgestaltung von Medienführungsräumen zu der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit ermöglicht.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn das zumindest eine Tiefziehteil, insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte, zumindest im Wesentlichen zumindest einen Medienführungsraum bildet, welcher sich zwischen zumindest einer Prozessoreinheit und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit erstreckt. So wird eine flexible und einfach realisierbare Ausgestaltung von Medienführungsräumen zwischen der zumindest einen Prozessoreinheit und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit ermöglicht.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die Medienführungseinheit eine Vielzahl von Tiefziehteilen, vorzugsweise drei Tiefziehteile, umfasst. Dadurch wird die Flexibilität der Brennstoffzellenvorrichtung hinsichtlich verschiedener Anschlüsse an der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zusätzlich erhöht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Tiefziehteil, vorzugsweise ein erstes Tiefziehteil, insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte, zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von zumindest einem Reformer zu der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit bildet. So wird eine flexible und einfach realisierbare Ausgestaltung von Medienführungsräumen zwischen dem zumindest einen Reformer und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit ermöglicht.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das zumindest eine Tiefziehteil, vorzugsweise ein zweites Tiefziehteil, insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte, zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zu zumindest einem Nachbrenner bildet. So wird eine flexible und einfach realisierbare Ausgestaltung von Medienführungsräumen zwischen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und dem zumindest einen Nachbrenner ermöglicht.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das zumindest eine Tiefziehteil, vorzugsweise ein drittes Tiefziehteil, insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte und/oder dem zweiten Tiefziehteil, zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit zu zumindest einem Wärmeübertrager bildet. So wird eine flexible und einfach realisierbare Ausgestaltung von Medienführungsräumen zwischen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und dem zumindest einen Wärmeübertrager ermöglicht.
  • Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere einer Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und zumindest eine Prozessoreinheit, wobei zwischen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und der zumindest einen Prozessoreinheit eine Medienführungseinheit angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit mittels zumindest einem Tiefziehteil ausgebildet wird.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere einer Brennstoffzellenvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit und zumindest eine Prozessoreinheit, wobei zwischen der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit und der zumindest einen Prozessoreinheit eine Medienführungseinheit zur Medienführung angeordnet wird. Das Verfahren hat den Vorteil, dass die Medienführungseinheit mittels zumindest einem Tiefziehteil ausgebildet wird. Dadurch wird ebenfalls eine noch kompaktere Bauweise ermöglicht. Zudem wird ebenfalls die Teilevielfalt reduziert und die Herstellung vereinfacht. Darüber hinaus wird ebenfalls die Flexibilität der Brennstoffzellenvorrichtung hinsichtlich verschiedener Anschlüsse an der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit erhöht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Medienführungseinheit zumindest eine planare Platte umfasst und das zumindest eine Tiefziehteil an die planare Platte geschweißt wird. Dadurch wird die Herstellung besonders vereinfacht.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 ein schematisches Scheltbild eines Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung,
    • 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils der Brennstoffzellenvorrichtung aus 1
    • 3 eine perspektivische Darstellung der Medienführungseinheit des Ausführungsbeispiels aus 2,
    • 4 eine weitere perspektivische Darstellung der Medienführungseinheit des Ausführungsbeispiels aus 2,
    • 5 eine perspektivische Darstellung eines Tiefziehteils des Ausführungsbeispiels aus 2,
    • 6 eine weitere perspektivische Darstellung eines Tiefziehteils des Ausführungsbeispiels aus 2, und
    • 7 eine weitere perspektivische Darstellung eines Tiefziehteils des Ausführungsbeispiels aus 2.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenvorrichtung 10 gezeigt. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 umfasst zwei Brennstoffzelleneinheiten 12. Die Brennstoffzelleneinheiten 12 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Brennstoffzellenstacks ausgeführt, welche eine Vielzahl von Brennstoffzellen, im vorliegenden Fall Festoxidbrennstoffzellen (englisch: solid oxide fuel cell, SOFC), aufweisen. Des Weiteren umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Vielzahl von Prozessoreinheiten 14.
  • Unter einer „Prozessoreinheit“ 14 soll im Rahmen dieser Erfindung insbesondere eine Einheit oder Komponente der Brennstoffzellenvorrichtung 10 verstanden werden, bei der es sich nicht um eine Brennstoffzelleneinheit 12 handelt. In dem vorliegenden Fall handelt es sich bei den Prozessoreinheiten 14 um Einheiten zur chemischen und/oder thermischen Vor- und/oder Nachbereitung zumindest eines in einer Brennstoffzelleneinheit 12 umzusetzenden und/oder umgesetzten Mediums, wie beispielsweise eines Brenngases, einer Luft und/oder eines Abgases.
  • Bei einer der Prozessoreinheiten 14 handelt es sich um einen in einer Luftzuführung 16 angeordneten Wärmeübertrager 18 zur Erwärmung einer den Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführten, sauerstoffhaltigen Luft L. Im vorliegenden Fall wird die Luft L, beispielsweise in einem Normalbetrieb, jeweils einem Kathodenraum 20 der Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführt, während jeweils einem Anodenraum 22 reformierter Brennstoff RB, im vorliegenden Wasserstoff, zugeführt wird. In den Brennstoffzelleneinheiten 12 wird der reformierte Brennstoff RB durch Mitwirkung von Sauerstoff aus der Luft L unter Erzeugung von Strom und Wärme elektrochemisch umgesetzt.
  • Der reformierte Brennstoff RB wird erzeugt, indem der Brennstoffzellenvorrichtung 10 über eine Brennstoffzuführung 24 Brennstoff B, im vorliegenden Fall Erdgas, zugeführt wird, welcher in einer weiteren Prozessoreinheit 14, im vorliegendem Fall einem Reformer 26, reformiert wird.
  • Des Weiteren sind die Brennstoffzelleneinheiten 12 abgasseitig mit einer weiteren Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall mit einem Nachbrenner 28, verbunden. Dem Nachbrenner 28 wird Abgas der Brennstoffzelleneinheiten 12 zugeführt, im vorliegenden Fall Kathodenabgas KA über eine Kathodenabgasführung 30 und ein Teil des Anodenabgas AA über eine Anodenabgasführung 32. Das Kathodenabgas KA enthält unverbrauchte Luft L, bzw. unverbrauchten Sauerstoff, während das Anodenabgas AA ggf. nicht-umgesetzten, reformierten Brennstoff RB und/oder ggf. nicht-reformierten Brennstoff B enthält. Mittels des Nachbrenners 28 wird das Anodenabgas AA, bzw. der ggf. darin enthaltene nicht-umgesetzte, reformierte Brennstoff RB und/oder der ggf. darin enthaltende nicht-reformierte Brennstoff B, unter Beimischung des Kathodenabgases KA, bzw. des darin enthaltenen Sauerstoffs der Luft L, verbrannt, wodurch zusätzliche Wärme erzeugt werden kann.
  • Das bei der Verbrennung im Nachbrenner 28 entstehende heiße Abgas A wird über eine Abgasführung 34 über eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall über einen Wärmeübertrager 36, vom Nachbrenner 28 abgeführt. Der Wärmeübertrager 36 ist dabei wiederum mit dem Reformer 26 strömungstechnisch verbunden, so dass Wärme von dem heißen Abgas A auf den dem Reformer 26 zugeführten Brennstoff B übertragen wird. Entsprechend kann die Wärme des heißen Abgases A für die Reformierung des zugeführten Brennstoffs B im Reformer 26 genutzt werden.
  • Stromabwärts des Wärmeübertragers 36 befindet sich eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall der Wärmeübertrager 18, in der Abgasführung 34, so dass die verbleibende Wärme des heißen Abgases A auf die zugeführte Luft L in der Luftzuführung 16 übertragen werden kann. Entsprechend kann die verbleibende Wärme des heißen Abgases für ein Vorwärmen der zugeführten Luft L in der Luftführung 16 genutzt werden.
  • Darüber hinaus weist die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Rückführung 38 auf, mittels welcher ein Teil des Anodenabgas AA aus der Anodenabgasleitung 32 abgezweigt und einem Anodenrezirkulationskreis 40 zugeführt werden kann. Dabei passiert das abgezweigte Anodenabgas AA eine weitere Prozessoreinheit 14, im vorliegenden Fall einen weiteren Wärmeübertrager 39.
  • Mittels des Anodenrezirkulationskreises 40 kann der abgezweigte Teil des Anodenabgas AA dem jeweiligen Anodenraum 22 der Brennstoffzelleneinheiten 12 und/oder dem Reformer 26 rückgeführt, bzw. erneut zugeführt, werden, so dass der ggf. im abgezweigten Anodenabgas AA enthaltene, nicht-umgesetzte, reformierte Brennstoff RB im Nachgang in der Brennstoffzelleneinheit 12 umgesetzt und/oder der ggf. im abgezweigten Anodenabgas AA enthaltene, nicht-reformierte Brennstoff B im Nachgang im Reformer 26 reformiert werden kann. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Brennstoffzellenvorrichtung 10 weiter erhöht werden. Zudem kann über die Brennstoffzuführleitung 24 frischer Brennstoff B dem im Anodenrezirkulationskreis 40 rezirkuliertem, abgezweigten Anodenabgas AA beigemischt werden. Mittels des weiteren Wärmeübertragers 39 kann dann zur thermischen Aufbereitung Wärme von dem abgezweigten Anodenabgas AA aus der Rückführleitung 38 auf das durch die Beimischung des frischen Brennstoffs B entstehende Brennstoffgemisch im Anodenrezirkulationskreis 40 übertragen werden.
  • Über Verdichter 42 in den jeweiligen Leitungen, kann die Zufuhr von Luft L in der Luftzuführung 16, die Zufuhr von Brennstoff B in der Brennstoffzuführung 24 und die Rezirkulationsrate des Anodenabgases AA im Anodenrezirkulationskreis 40 geregelt und/oder aufeinander abgestimmt werden.
  • Ferner weist die Brennstoffzellenvorrichtung ein Heizelement 44 zur, im vorliegenden Fall zusätzlichen, Erwärmung der den Brennstoffzelleninheiten 12 zugeführten Luft L in einer Bypassleitung 46, wodurch die Betriebseffizienz der Brennstoffzellevorrichtung 10 gesteigert wird.
  • Die in 2 bis 7 dargestellten Vorrichtungen und Bauteile stellen nun eine Möglichkeit zur konstruktionstechnischen Umsetzung eines Teiles der in 1 schematisch dargestellten Brennstoffzellenvorrichtung 10 dar und dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Konstruktionstechnische Ausgestaltungen von weiteren Komponenten, wie beispielsweise die Anodenabgasrezirkulation 40, sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und zur Wahrung der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt.
  • In 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils der Brennstoffzellenvorrichtung 10 aus 1 gezeigt. Der gezeigte Teil der Brennstoffzellenvorrichtung 10 umfasst zwei Brennstoffzelleneinheiten 12 und eine Vielzahl an Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden Fall einen Reformer 26 und im Unterschied zu dem Schaltbild aus 1 sogar zwei Nachbrenner 28. Zwischen den zwei Brennstoffzelleneinheiten 12 und den Prozessoreinheiten 14, im vorliegenden dem Reformer 26 und dem Nachbrenner 28, wiederum ist eine Medienführungseinheit 50 angeordnet.
  • Die Medienführungseinheit 50 ist dazu vorgesehen Medien zu zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 zu führen und/oder von einer Brennstoffzelleneinheit 12 abzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Medienführungseinheit 50 dazu vorgesehen ein erstes Medium, wie beispielsweise den reformierten Brennstoff RB, zu zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 zu führen und ein zweites Medium, wie beispielsweise das Kathodenabgas KA, von zumindest einer Brennstoffzelleneinheit 12 abzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Medienführungseinheit 50 auch dazu vorgesehen die Medien über die Zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 12, im gezeigten Fall über die Vielzahl der, bzw. die zwei, Brennstoffzelleneinheiten 12, und/oder über die zumindest eine Prozessoreinheit 14, im gezeigten Fall über die Vielzahl der Prozessoreinheiten 14, zu verteilen. Entsprechend kann die Medienführungseinheit 50 auch als Verteilereinheit verstanden werden.
  • In 3 und 4 sind perspektivische Darstellungen der Medienführungseinheit 50 des Ausführungsbeispiels aus 2 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Medienführungseinheit 50 Tiefziehteile 52 umfasst. Entsprechend sind in 5 bis 7 perspektivische Darstellungen der Tiefziehteile 52 des Ausführungsbeispiels aus 2 dargestellt.
  • Durch die Tiefziehzeile 52 wird im Vergleich zum Stand der Technik eine noch kompaktere Bauweise der Brennstoffzellenvorrichtung 10 ermöglicht. Darüber hinaus wird die Teilevielfalt reduziert und die Herstellung vereinfacht. Außerdem wird die Flexibilität hinsichtlich verschiedener Anschlüsse der Prozessoreinheiten 14, im gezeigten Fall des Reformers 26 und der Nachbrenner 28, an die Brennstoffzelleneinheiten 12 erhöht.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Medienführungseinheit 50 neben den Tiefziehteilen 52 eine planare Platte 54. Durch die planare Platte 54 wird eine stabile und einfache Ausgestaltung der Medienführungseinheit 50 ermöglicht. Unter Anderem können die Brennstoffzelleneinheiten 12 an der planaren Platte 12 stabil angebracht werden. So erfüllt die planare Platte eine tragende Funktion für die Brennstoffzelleneinheiten 12.
  • Alternativ wäre es aber auch möglich die Medienführungseinheit 50 nur aus Tiefziehteilen 52, ohne die planare Platte 54, auszubilden, wobei die Brennstoffzelleneineheiten 12 anderweitig angeordnet werden könnten. Beispielsweise könnten die Brennstoffzelleneinheiten 12 auf einen Zwischenträger eines Gehäuses aufgestellt werden und lediglich zur Strömungsführung mit der Medienführungseinheit 50 verbunden werden. Es wäre aber auch möglich, dass die Brennstoffzelleneinheiten 12 auf den Fußboden und/oder einen Gehäuseboden aufgestellt werden, während die Medienführungseinheit 50 mit ihren Tiefziehteilen 52 auf den Brennstoffzelleneinheiten 12 angeordnet wird. In diesem Fall könnten die Brennstoffzelleneinheiten 12, bzw. ein Gehäuseteil der Brennstoffzelleneinheiten 12 eine tragende Funktion für die Medienführungseinheit 50 mit ihren Tiefziehteilen 52 übernehmen.
  • Die Medienführungseinheit 50, im vorliegenden Fall die planare Platte 54, weist Öffnungen 56 zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden und/oder umgesetzten Medien auf. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei einem Teil der Öffnungen 56 um Zuführöffnungen 58, welche zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden Medien vorgesehen sind. Bei einem anderen Teil der Öffnungen 56 handelt es sich hingegen um Abführöffnungen 60, welche zur Durchführung von in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umgesetzten Medien vorgesehen sind.
  • Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umzusetzenden Medien um die Luft L und den reformierten Brennstoff RB. So weist die planare Platte 50 jeweils für eine der Brennstoffzelleneinheiten 12 eine Luftzuführöffnung 62 für die Luft L und zwei Brennstoffzuführöffnungen 64 für den reformierten Brennstoff RB auf.
  • Bei den in den Brennstoffzelleneinheiten 12 umgesetzten Medien handelt es sich im vorliegenden Fall wiederum um das Anodenabgas AA und das Kathodenabgas KA. So weist die planare Platte 50 jeweils für eine der Brennstoffzelleneinheiten 12 eine Anodenabgasöffnung 66 und zwei Kathodenabgasöffnungen 68 auf.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Tiefziehteile 52 an der planaren Platte 54 angebracht, im gezeigten Fall angeschweißt. Dadurch wird eine besonders stabile und zugleich kostengünstige Ausgestaltung ermöglicht.
  • Die Tiefziehteile 52 bilden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der planaren Platte 54 jeweils Medienführungsräume für die den Brennstoffzelleneinheiten 12 zuzuführenden und/oder für die von den Brennstoffzelleneinheiten 12 abzuführenden Medien. Diese Medienführungsräume sind im gezeigten Fall zwischen den Tiefziehteilen 52 und der planaren Platte 54 ausgebildet. Die besagten Medienführungsräume können im Rahmen dieser Erfindung auch als Medienführungskanäle verstanden werden. Die Medienführungsräume erstrecken sich zwischen den Prozessoreinheiten 14 und den Brennstoffzelleneinheiten 12. In dem gezeigten Fall erstrecken sich die Medienführungsräume jeweils von einer Prozessoreinheit 14 bis zu einer Zuführöffnung 58 oder von einer Abführöffnung 60 bis zu einer Prozessoreinheit 14.
  • Ein erstes Tiefziehteil 70 bildet mit der planaren Platte 54 einen ersten Medienführungsraum, welcher sich von dem Reformer 16 zu den Brennstoffzelleneinheiten 12, im vorliegenden Fall bis zu den Brennstoffzuführöffnungen 64, erstreckt. So kann über diesen ersten Medienführungsraum reformierter Brennstoff RB vom Reformer 26 zu den Brennstoffzelleneinheiten 12 geführt werden. Das erste Tiefziehteil weist entsprechend eine Anschlussöffnung 72 für den Reformer 26 auf. Dadurch kann der Reformer 26 besonders einfach an das erste Tiefziehteil 70 angeschlossen werden.
  • Ein zweites Tiefziehteil 74 bildet mit der planaren Platte 54 einen zweiten Medienführungsraum, welcher sich von den Brennstoffzelleneinheiten 12, im vorliegenden Fall von den Anodenabgasöffnungen 66, zu den Nachbrennern 28 erstreckt. Dieser zweite Medienführungsraum korrespondiert zu der Anodenabgasführung 32 aus 1. So kann über diesen zweiten Medienführungsraum Anodenabgas AA von den Brennstoffzelleneinheiten 12 zu den Nachbrennern 28 geführt werden. Das zweite Tiefziehteil 74 weist entsprechend zwei Anschlussöffnungen 76 für die Nachbrenner 28 auf. Dadurch können die Nachbrenner 28 besonders einfach an das zweite Tiefziehteil 74 angeschlossen werden.
  • Ein drittes Tiefziehteil 78 bildet mit der planaren Platte einen dritten Medienführungsraum, welcher sich von den Brennstoffzelleneinheiten 12, im vorliegenden Fall von dem zweiten Medienführungsraum des zweiten Tiefziehteils 74, zu dem Wärmeübertrager 39 erstreckt. Dieser dritte Medienführungsraum korrespondiert zu der Rückführleitung 38 aus 1. So kann über diesen dritten Medienführungsraum Anodenabgas AA aus dem zweiten Medienführungsraum des zweiten Tiefziehteils 74 abgezweigt und zu dem Wärmeübertrager 39 geführt werden. Das dritte Tiefziehteil 78 weist entsprechend zwei Anschlussbereiche 80 auf, welche korrespondierend zu zwei Ausnehmungen 82 des zweiten Tiefziehteils 74 ausgebildet sind. Das zweite Tiefziehteil 74 und das dritte Tiefziehteil 78 werden für das vorliegende Ausführungsbeispiel an den Anschlussbereichen 80, bzw. an den dazu korrespondierenden Ausnehmungen 82, miteinander verschweißt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019215230 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Brennstoffzellenvorrichtung (10), umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (12) und zumindest eine Medienführungseinheit (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50) zumindest ein Tiefziehteil (52) umfasst.
  2. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50) zumindest eine planare Platte (54) umfasst.
  3. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52) an der planaren Platte (54) angebracht, vorzugsweise angeschweißt, ist.
  4. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52), insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte (54), zumindest im Wesentlichen zumindest einen Medienführungsraum für ein der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) zuzuführendes und/oder von der zumindest einen Brennstoffzelleinheit (12) abzuführendes Medium bildet.
  5. Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52), insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte (54), zumindest im Wesentlichen zumindest einen Medienführungsraum bildet, welcher sich zwischen zumindest einer Prozessoreinheit (14) und der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) erstreckt.
  6. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50) eine Vielzahl von Tiefziehteilen (52), vorzugsweise drei Tiefziehteile (70, 74, 78), umfasst.
  7. Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52), vorzugsweise ein erstes Tiefziehteil (70), insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte (54), zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von zumindest einem Reformer (26) zu der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) bildet.
  8. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52), vorzugsweise ein zweites Tiefziehteil (74), insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte (54), zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) zu zumindest einem Nachbrenner (28) bildet.
  9. Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Tiefziehteil (52), vorzugsweise ein drittes Tiefziehteil (78), insbesondere mit der zumindest einen planaren Platte (54) und/oder dem zweiten Tiefziehteil (74), zumindest im Wesentlichen einen Medienführungsraum von der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit (12) zu zumindest einem Wärmeübertrager (39) bildet.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung (10), insbesondere einer Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Brennstoffzelleneinheit (12) und zumindest eine Medienführungseinheit (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50) mittels zumindest einem Tiefziehteil (52) ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienführungseinheit (50) zumindest eine planare Platte (54) umfasst und das zumindest eine Tiefziehteil (52) an die planare Platte (54) geschweißt wird.
DE102021214810.7A 2021-12-21 2021-12-21 Brennstoffzellenvorrichtung, sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung Pending DE102021214810A1 (de)

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EP22809685.5A EP4454034A1 (de) 2021-12-21 2022-10-24 Brennstoffzellenvorrichtung, sowie verfahren zur herstellung einer solchen brennstoffzellenvorrichtung
PCT/EP2022/079579 WO2023117180A1 (de) 2021-12-21 2022-10-24 Brennstoffzellenvorrichtung, sowie verfahren zur herstellung einer solchen brennstoffzellenvorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020087A1 (de) 2000-04-22 2001-10-31 Xcellsis Gmbh Brennstoffzellensystem
DE102019215230A1 (de) 2019-10-02 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung

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